Mysz z mózgiem szczura z embrionów hybrydowych? Przeszczep narządów między gatunkami to już nie science-fiction. To tylko „science” (pol. nauka). Naukowcy podejmują próbę stworzenia myszy z mózgami pochodzącymi od szczurów. Z połączenia komórek myszy i szczurów powstały zarodki, które rozwijały się w setki młodych myszy z częściowo szczurzymi mózgami. Profesor Jun Wu z University od Texas Southwestern Medical Center wskazuje, że ta próba otwiera drzwi do potencjonalnego wyhodowania mózgów szczurów u myszy. Jak rysuje się przyszłość badań nad mózgiem i czy międzygatunkowy przeszczep narządów jest możliwy?
Spis treści
Przeszczep narządów to niezwykle istotny element współczesnej medycyny, który może uratować życie i/lub zdecydowanie poprawić jakość życia pacjentów cierpiących na różnego rodzaju choroby. To procedura polegająca na przeniesieniu narządu lub tkanki od dawcy do biorcy, a jej celem jest zastąpienie uszkodzonego lub nieprawidłowo funkcjonującego narządu.
Przeszczep narządów takich jak serce, wątroba, nerki czy płuca, zapewniają osobom chorym, przykładowo na przewlekłe schorzenia, drugą szansę. Ta procedura wiąże się z licznymi wyzwaniami, a w tym głównym, czyli problemem dotyczącym dostępności odpowiednich narządów od dawców. Obok deficytu narządów pojawiają się również kwestie związane z ryzykiem odrzutu oraz koniecznością stosowania immunosupresji. Pomimo wspomnianych trudności przeszczep narządów to jedno z najważniejszych osiągnięć współczesnej medycyny, które w sposób znaczący wpłynęło na długość życia wielu pacjentów na całym świecie.
W zeszłym roku na stronie Najwyższej Izby Kontroli pojawił się artykuł z grzmiącym nagłówkiem „Transplantologia w kryzysie”, w którym to zaznaczano, że w naszym kraju występuje zdecydowany deficyt organów do przeszczepów. Sytuację pogorszył wybuch pandemii COVID-19, efektem czego, rekordziści w 2020 roku czekali na przeszczep nawet 12 lat (dwanaście lat!). W kontekście statystycznym przywoływane są następujące dane:
W Polsce wskaźnik liczby przeszczepów nerek od żywych dawców – w przeliczeniu na 1 mln mieszkańców wynosi 0,8 – i jest jednym z najniższych w Europie. Trzy razy częściej nerki przeszczepia się w Czechach, siedem razy częściej w Niemczech, Hiszpanii i Francji, nie wspominając o Holandii, gdzie takie operacje wykonuje się 27 razy częściej.
Fragment raportu „Transplantologia w kryzysie” Najwyższej Izby Kontroli.
Dalej pojawiają się również dane dotyczące liczby osób, która pod koniec 2020 roku czekała na swoją kolej:
Według stanu na koniec 2020 r., na krajowej liście osób oczekujących na przeszczep narządów było 1799 osób, w tym najwięcej osób oczekiwało na przeszczep nerki (1007 osób), serca (415 osób) i płuc (168 osób). Średni czas oczekiwania na przeszczep wynosił: w przypadku nerki – 430 dni (w trybie pilnym – 30 dni), serca – 603 dni (w trybie pilnym – 91), płuc – 225 dni (jeden dzień w trybie pilnym), a wątroby 121 dni (jeden dzień w trybie pilnym). Według stanu na koniec I półrocza 2021 r. na przeszczep narządu czekało 1630 osób (w trybie pilnym – 58 osób). Najwięcej osób oczekiwało w trybie zwykłym – na przeszczepienie nerki 968 osób., a w trybie pilnym – na przeszczep serca 49 osób.
Fragment raportu „Transplantologia w kryzysie” Najwyższej Izby Kontroli.
Choć badania na żywych organizmach od lat dostarczają kontrowersyjnych nagłówków, a niektórzy krytycy rzucają etyczne pytania dotyczące tematu, wykorzystywanie myszy w badaniach naukowych i klinicznych jest powszechne na całym świecie. Odgrywają kluczową rolę w dziedzinach medycznych, biologicznych i genetycznych. Dostarczają naukowcom niezbędnej wiedzy na temat procesów biologicznych, zdrowia ludzkiego oraz potencjalnie pozwalają na znalezienie lepszych sposobów na leczenie różnych chorób.
Sama historia zaś wykorzystywania myszy wiąże się z dłużą i dość złożoną ewolucją. W miarę postępu nauki pojawiają się coraz bardziej zaawansowane praktyki badawcze, które umożliwiają ograniczenie liczby zwierząt używanych w eksperymentach. Warto jednak podkreślić, że etyczne standardy i regulacje prawne dotyczące badań na zwierzętach są wciąż ściśle monitorowane i ewoluują wraz z postępem naukowym.
Zaczyna się od potrzeby. Ograniczona dostępność narządów, utrudnia przeszczepy
Jak wspomnieliśmy na początku naukowcy z University od Texas Southwestern Medical Center podjęli próbę stworzenia myszy z mózgami szczurów z embrionów hybrydowych. Z wytworzonych zarodków komórek myszy i szczurów rozwinęły się setki młodych myszy. Częściowo posiadały one szczurze mózgi.
Jak łatwo można się domyślić, badania są podyktowane niezaspokojonymi potrzebami, z jakimi mierzą się pacjenci, medycy oraz naukowcy. Na przeszczep narządów wciąż czeka się tygodnie, miesiące, lata, a badania nad rozwiązaniem tego problemu trwają od lat. Naukowcy planują stworzyć ludzkie narządy, które będą pochodziły od genetycznie zmodyfikowanych zwierząt, rozwiązując w ten sposób (miejmy nadzieję) problem dotyczący ograniczonej dostępności narządów do przeszczepów.
Międzygatunkowe wymiany kluczem do przeszczepów
Profesor Jun Wu z University of Texas Southwestern Medical Center i jego współpracownicy postanowili stworzyć myszy z mózgami szczurów z embrionów hybrydowych. Połączono więc komórki myszy i szczurów, tworząc zarodki. Z nich zaś rozwinęły się setki młodych myszy z częściowo szczurzymi mózgami. Jak tego dokonano?
W ramach tego eksperymentu autorzy badania wprowadzili zmiany genetyczne w zarodkach myszy, dezaktywując gen o enigmatycznej nazwie Hesx1. Ten zabieg osłabił zdolność zarodków myszy do rozwijania własnego przodomózgowia, stanowiącego najważniejszą część mózgu, gdyż zawiera ono lewą i prawą półkulę. Następnym krokiem było zastosowanie szczurzych komórek macierzystych, które zastąpiły brakujące komórki myszy, przekształcając się w komórki mózgu szczura.
Hybrydowe zarodki zostały wszczepione do macic dorosłych myszy, gdzie mogły rozwijać się do uzyskania pełnej dojrzałości. Urodziło się 417 młodych myszy, których przodomózgowie składało się w maksymalnie 60 procentach z komórek szczurów. Pozostałe komórki stanowiły mysie komórki, które zarówno pod względem strukturalnym, jak i funkcjonalnym przypominały przodomózgowie myszy o standardowym pochodzeniu. To przełomowe osiągnięcie otwiera nowe możliwości w badaniach nad hodowaniem i zrozumieniem złożonych mechanizmów rozwojowych mózgu.
Przeszczep narządów ze… świni?
We wrześniu serwis naukawpolsce.pl poinformował o innym eksperymencie chińskich naukowców z Instytutu Biomedycznego w Kantonie, w którym stworzono chimeryczne embriony łączące komórki świńskie z ludzkimi. Wszczepiono je zastępczym, świńskim matkom. W ich ciele zaczęły rozwijać się ludzkie nerki. Był to pierwszy raz, kiedy wyhodowano ludzki narząd w ciele innego gatunku. Wcześniej jednak podejmowano próby z różnymi tkankami np. mięśniami czy krwią, jak podaje serwis. Skoncentrowano się na nerkach, ponieważ jest to pierwszy narząd, który rozwija się w trakcie wzrostu embrionu i jednocześnie jest najczęściej przeszczepianym narządem.
Organy szczurów były już hodowane w myszach, a organy myszy – w szczurach, ale wcześniejsze próby hodowania ludzkich narządów w świńskich organizmach nie powiodły się. Nasze podejście ulepsza integrację ludzkich komórek z tkanką biorcy i pozwala nam na hodowanie ludzkich narządów w świńskich organizmach.
Lai Liangxue, główny autor badania, Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health.
Badacze zebrali pięć embrionów chimerycznych do analizy. Po 25 dniach zebrano dwa embriony, po 28 dniach trzy embriony. Stwierdzono, że pod względem strukturalnym miały one normalne, ludzkie nerki jak na ten etap rozwoju. Badania przerwano ze względu na ewentualne konsekwencje etyczne w przypadku prowadzenia świni aż do narodzin.
Długoterminowym celem jest uzyskanie ludzkich narządów nadających się do przeszczepów, co mogłoby zmienić oblicze medycyny i ratować liczne życia. Jednak zanim stanie się to rzeczywistością, konieczne będą dalsze badania i testy, a także rozważenie aspektów etycznych związanych z tym rewolucyjnym osiągnięciem naukowym.
Przeszczep narządów od zwierząt już wkrótce?
Eksperymenty udały się znakomicie. Zwierzęta, które wyrosły z hybrydowych zarodków wykazywały się zdumiewająco normalnymi wynikami w testach poznawczych, w tym zadaniach z labiryntem, w niczym nie odstawały od swoich standardowych odpowiedników. Dodatkowo uzyskiwały typowy przyrost masy ciała i długość życia.
Profesor Jun Wu, który kierował badaniami, podkreślił, że fakt posiadania przodomózgowia składającego się w 60 procentach z komórek szczurów, najprawdopodobniej nie wpłynął znacząco na zachowanie myszy.
Warto jednak zaznaczyć, że choć badania otwierają nowe drzwi w kierunku hodowanych narządów, to wyhodowanie ludzkiego mózgu u świń lub innych zwierząt o większych różnicach anatomicznych i fizjologicznych, byłoby zdecydowanie bardziej skomplikowane. Profesor Wu wyraził również wątpliwość dotyczącą możliwości sztucznego wyhodowania najważniejszego organu w ciele człowieka.
Rewolucja w transplantologii już nadeszła
Transplantologia w obecnej formie nigdy nie rozwiąże problemu niedoboru narządów. Trzeba starać się wyjść poza stosowane techniki, choć zapewne nie będzie jednej, cudownej drogi dla medycyny transplantacyjnej.
dr hab. n. med. Michał Wszoła, pomysłodawca i szef projektu stworzenia bionicznej trzustki, w artykule opublikowanym w serwisie pulsmedycyny.pl.
Oczywiście, sukcesy, o których piszemy, nie wzięły się znikąd, a stanowią efekt ponad trzydziestoletniej, wytężonej pracy naukowców na całym swiecie. W zeszłym roku w Siemianowicach Śląskich było ponad 100 transgenicznych świń, których skóra służy ratowaniu chorych z bardzo ciężkimi oparzeniami, jak podaje dr hab. n. med. Michał Wszoła. W zeszłym roku zaś, świat medycyny obiegła informacja o sukcesie w transplantologii – przeszczepiono świńskie serce 57-letniemu Davidowi Bennetowi w Centrum Medycznym Uniwersytetu w Maryland.
Pojawiają się pytania dotyczące przyszłości. Czy biodrukowanie i przeszczepy od zwierząt są w stanie całkowicie wyeliminować problem związany z deficytem narządów ludzkich? Jest na to ogromna szansa, a wraz z postępem transplantologicznym i doniesieniami podobnymi do międzygatunkowych przeszczepów, naukowcy są coraz bliżej celu.
Źródło: naukawpolsce.pl, pulsmedycyny.pl